Veden lämmityksen tutkimus Fispars 35kW-puukiukaalla

35kW:n puukiuas Fispars-yritykseltä on suunniteltu veden lämmittämiseen pienessä enintään 3 000 litraisessa tankissa. Puukiuas on valmistettu suolavettäkestävästä Almg3-alumiinista. Alumiini sopii parhaiten metalleista veden lämmittämiseen tarkoitetuille puukiukaille, koska alumiinin lämmönjohtavuus on 10 kertaa suurempaa kuin ruostumattoman teräksen. Tämä tarkoittaa, että 3 mm paksuisesta alumiinilevystä valmistettu puukiuas on 5 kertaa tehokkaampi lämmön siirtämisessä tulipesästä veteen kuin 1,5 mm paksuinen levy ruostumatonta terästä.

Me järjestimme kokeen, jolla testattiin alumiinisen 35kW-puukiukaan tehokkuutta ja nopeutta veden lämmittämisessä.

Käytimme kokeessa pieneksi pilkottua kuivaa kuusta. Polttopuu (noin 25 kg) oli laitettu valmiiksi kahteen 40 litraiseen kassiin. Polton aikana polttopuuta lisättiin jatkuvasti optimaalinen määrä tulipesän pitämiseksi maksimaalisessa lämpötilassa paloalueelta. Jos käytät tavallista kosteampaa polttopuuta ja et vahdi jatkuvasti niiden palamista tulipesässä, kuumennus aika on hieman pidempi kuin kokeessamme.

Lämmitettävän veden määrä oli 1 400 litraa. Käytimme puulämmitteistä “Quattro”–kylpytynnyriä, jotka on päällystetty lasikuidulla, Fispars Company –yritykseltä.

Kokeen aikana veden lämpötilaa puulämmitteisessä kylpytynnyrissä kuvattiin tauotta. Lämpötila mitattiin kelluvalla lähettimellä ja digitaalisella vastaanottamisella, jossa on kello. Vältimme suurta lämmönhävikkiä peittämällä puulämmitteisen kylpytynnyrin lämpöä eristävällä 10 cm paksuisella peitteellä

Vesi puulämmitteisessä kylpytynnyrissä lämpenee epätasaisesti: vesi pinnalla on muutaman asteen lämpimämpää kuin pohjalla. Siksi oikean lämpötilan saamiseksi vettä täytyy sekoittaa melalla tai porejärjestelmä kylpytynnyriin.

Testin aikana ilman lämpötila laski 13°C asteesta 8°C asteeseen kahdessa tunnissa.

Videolta ei leikattu pois mitään, mutta se on nopeutettu 50 kertaiseksi. Näin pystyimme lyhentämään videon kestoa kahdesta tunnista 8,5 minuuttiin.

Ensimmäisen 5 minuutin aikana vesi ei lämpene, koska puukäyttöinen tulipesä ja sen sisällä oleva vesi lämpenevät ensin. 5 minuuttia tulen sytyttämisen jälkeen vesi puukäyttöisen kylpytynnyrin sisällä alkaa lämmetä. 15 minuutin kohdalla vesi on jo 7–10 asteista.

Vedenlämmitysprossin aikana huomasimme säännöllisen 1–2°C vedenlämpötilan alenemisen. Tämä tapahtui veden sekoittamisen jälkeen ilmalla, koska pinnan lämpimämpi vesi sekoittui pohjan kylmempään veteen puulämmitteisessä kylpytynnyrissä.

30 minuutin kohdalla vedenlämpötila oli jo 14°C

Tunnin polton aikana käytettiin 40 litraa polttopuita ja vesi lämpeni 24°C asteeseen

Ajassa 1:30 veden lämpötila kohosi 30°C asteeseen

Tehokkain lämmitysaika on muutettu ajasta 1:30 aikaan 1:40. 10 minuutissa vesi lämmitetään 4°C asteeseen. Jos lasket puukiukaan tehon käyttäen näitä arvoja, tuloksena saat:

*Q = (m*с*dT)/t = (1400*4,2*4)/600 = 39 kW

Q = Vaadittu jäähdytys-/lämmitysteho yksikössä kW

m = Aineen massa yksikössä kg

c = Tarkka lämpötila (veden = 4,2)

dT = Lämpötilojen ero yksikössä °C

t = Lämmitysaika sekunneissa

Ajassa 1:40 lisäsimme viimeiset 80 litraa polttopuuta tulipesään

Kokeen lopussa ajan ollessa 1 tunti 49 minuuttia polton aloittamisesta mittasimme lämpötilan 36,3°C, joka on optimaalinen lämpimälle kylvylle.

Veden lämpiämisen käyrä ajan kuluessa (veden lämmityksen nopeus käyttäen Fispars 35 kW -kiuasta; lämpötila; aika)